DE102008024356A1

DE102008024356A1 - Elektromotorischer Hilfsantrieb, insbesondere Wischermotor

Info

Publication number: DE102008024356A1
Application number: DE102008024356A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Dietz; Jörg BÜRKLE; Bernd Schmid; Eberhard HÖGLER
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-11-26
Also published as: EP2123522A3; EP2123522A2; EP2123522B1

Abstract

Elektromotorischer Hilfsantrieb für Fahrzeuge, beispielsweise Scheibenwischerantrieb oder Wischermotor, mit einer bei eingeschaltetem Antrieb in einer Drehrichtung umlaufend angetriebenen Welle und mit einer Sensoranordnung zur Erkennung der Drehstellung der Welle, wobei die Sensoranordnung wenigstens einen Permanentmagneten und wenigstens zwei Sensorelemente aufweist, die bei umlaufender Welle (1) und bei einer dadurch bedingten Relativbewegung zwischen dem wenigstens einen Permanentmagneten und den Sensorelementen durch das Zusammenwirken mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten phasen- oder zeitverschobene Ausgangssignale liefern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromotorischen Hilfsantrieb gemäß Patentanspruch 1 und dabei speziell auf einen als Rundläufer ausgebildeten Antrieb, beispielsweise auf einen als Rundläufer ausgebildeten Wischermotor.
Elektromotorischer Hilfsantrieb für Fahrzeuge, insbesondere auch in ihrer Ausbildung als Wischermotoren sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bekannt sind insbesondere auch als Rundläufer ausgebildete Wischermotoren zur Erzeugung der Wisch- oder Schwenkbewegung von Wischarmen bei Scheibenwischanlagen über Kurbelgetriebe mit an einer Ausgangswelle des Wischermotors vorgesehenen Kurbel, die bei eingeschaltetem Wischermotor in einer vorgegebenen Drehrichtung umläuft.
Speziell auch bei solchen als Rundläufer ausgebildeten Wischermotoren ist weiterhin bekannt, an der Ausgangswelle des in der Regel als Getriebemotor ausgebildeten Wischermotors eine Sensoranordnung vorzusehen, mit der zumindest eine vorgegebene Drehstellung oder Winkelposition der Ausgangswelle sowie der Kurbel und damit eine vorgegebene Schwenkstellung der Wischarme der betreffenden Scheibenwischanlage erkannt werden kann, um bei Erreichen dieser Winkelposition einzuleiten, beispielsweise ein endgültiges Abschalten des Wischermotors nach dem Deaktivieren der Scheibenwischanlage dann zu bewirken, wenn die Wischarme eine der vorgegebenen Winkelposition entsprechende Parkposition eingenommen haben. Die Sensoranordnung besteht bei bekannten, als Rundläufer ausgebildeten Wischermotoren in der Regel aus mit Kontaktflächen zusammenwirkenden Schleifkontakten und ermöglicht jeweils nur das Erkennen einer einzigen, der jeweiligen Kontaktfläche exakt zugeordneten Winkelposition.
Speziell bei so genannten reversierenden Wischermotoren, deren Ausgangswelle zur Erzeugung der Schwenkbewegung abwechselnd in einer Drehrichtung anschließend in der entgegen gesetzten Drehrichtung angetrieben wird, sind insbesondere auch zur Steuerung der Endstellungen dieser reversierenden Bewegung der Ausgangswelle und damit zur Steuerung der Schwenkbewegung der Wischarme zwischen den beiden End- oder Wendepositionen Sensoranordnungen bekannt, die mit wenigstens einem Permanentmagneten zusammenwirkende Hallsensoren aufweisen. Auch bei diesen bekannten reversierenden Wischermotoren werden mit der Sensoranordnung nur jeweils die der räumlichen Lage der Hallsensoren und/oder der Permanentmagneten exakt entsprechenden Winkelpositionen der Dreh- bzw. Schwenkbewegung der Ausgangswelle des Wischermotors erkannt.
Aufgabe der Erfindung ist, einen elektromotorischen Hilfsantrieb und dabei speziell einen Wischermotor aufzuzeigen, bei dem mit einem reduzierten konstruktiven Aufwand jede beliebige Winkelposition eine Welle des Hilfsantriebs, beispielsweise der Ausgangswelle des Hilfsantriebs erkannt werden kann, und zwar unabhängig von der räumlichen Anordnung der die Sensoranordnung bildenden Funktionselemente. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein elektromotorischer Hilfsantrieb entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen elektromotorischen Hilfsantrieb sind die Funktionselemente der Sensoranordnung wenigstens ein Permanentmagnet sowie wenigstens zwei auf ein Magnetfeld ansprechende Sensorelemente. Der wenigstens eine Permanentmagnet sowie die wenigstens zwei Sensorelemente sind dabei so angeordnet, dass bei der Drehbewegung der Welle des Hilfsantriebs eine Relativbewegung zwischen dem Permanentmagneten und den Sensorelementen erfolgt, d. h. sich beispielsweise der mit der Welle mitbewegte Permanentmagnet an den ortsfest angeordneten Sensorelementen vorbei bewegt, und zwar derart, dass immer dann, wenn sich der Permanentmagnet im Bereich eines Sensorelementes befindet, d. h. die umlaufende Welle eine der Lage dieses Sensorelementes entsprechende oder zugeordnete Drehstellung oder Winkelposition erreicht hat, das betreffende Sensorelement an seinem Ausgang ein elektrisches Signal in Form eines Impulses, eines Schwellwertes oder Pegels liefert. Die Sensorelemente sind weiterhin so angeordnet, dass die diesen Elementen zugeordneten Winkelpositionen der Welle um einen Winkelbetrag gegeneinander versetzt sind.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des elektromotorischen Hilfsantriebs ermöglicht es, ohne Änderung der räumlichen Anordnung der Sensorelemente jede beliebige Winkelposition der Drehbewegung der Welle zu erkennen, um bei Erreichen dieser Winkelposition beispielsweise entsprechende Steuerfunktionen auszuführen, z. B. ein endgültiges Abschalten des elektromotorischen Hilfsantriebes zu bewirken und damit z. B. für die Wischarme einer Scheibenwischanlage eine von den Wendepositionen der Wischarmschwenkbewegung abweichende Partposition oder -stellung zu ermöglichen.
Es ist bei der Erfindung insbesondere nicht erforderlich, dass die zu erkennende Winkelposition mit der einem Sensorelement zugeordneten Winkelposition zusammenfällt. Vielmehr ist die zu erkennende Winkelposition beliebig wählbar und durch das Ende eines Zeitintervalls definiert, welches jeweils durch das Signal eines Sensorelementes gestartet wird, d. h. dann gestartet wird, wenn die umlaufende Welle die diesem Sensorelement zugeordnete Winkelposition erreicht hat.
Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es aber nicht nur die zu erkennende Winkelposition in besonders einfacher Weise, beispielsweise durch eine softwaremäßige Änderung beliebig zu wählen, sondern dass Erreichen der gewählten Winkelposition wird durch den Ablauf wenigstens eines Zeitintervalls (Timerfunktion) zu erkennen, welches im einfachsten Fall unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung bzw. des zeitlichen Abstandes zwischen den von den Sensorelementen gelieferten Signalen und der Zykluszeit, d. h. der Zeit eines vollen Umlaufs der Welle oder einer vollen Periodendauer des Signals wenigstens eines Sensorelementes ermittelt wird.
Wiederkehrende Ereignisse im Ausgangssignal der Sensorelemente sind im Sinne der Erfindung beispielsweise Impulse oder deren vordere und/oder rückwärtige Flanken von impulsförmigen Ausgangssignalen, oder aber ein Verlauf oder Pegel des jeweiligen Ausgangssignals, der für die Drehstellung der Welle typisch ist und in dem Ausgangssignal entsprechend der Drehbewegung der Welle wiederkehrt, beispielsweise ein einem vorgegebenen Schwellwert entsprechender Pegel. In diesem Sinne liegt dann ein wiederkehrendes Ereignis im Sensorausgangssignal dann vor, wenn der Pegel dieses Signals einen vorgegebenen bzw. in einer Steuer- oder Auswertelektronik festgelegten Schwellwert überschreitet und/oder unterschreitet.
Ereignisse gleicher Art sind im Sinne der Erfindung dann beispielsweise die vorderen Flanken von Impulsen der impulsförmigen Sensorsignale oder die rückwärtigen Flanken dieser Impulse bzw. die Zeitpunkte der vorderen oder rückwärtigen Flanken. Ereignisse gleicher Art sind im Sinne der Erfindung dann beispielsweise auch jeweils das Überschreiten des vorgegebenen bzw. in der Steuer- oder Auswertelektronik festgelegten Schwellwertes durch die Ausganssignale bzw. die Zeitpunkte dieses Überschreitens oder aber das Unterschreitens des vorgegebenen Schwellwertes bzw. die Zeitpunkte dieses Unterschreitens.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 in sehr vereinfachter Darstellung einen elektromotorischen Hilfsantrieb (Wischermotor) einer ansonsten nicht dargestellten Scheibenwischanlage für Fahrzeuge und die mit einer Kurbel versehenen Ausgangswelle dieses Antriebs;
2 in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf der elektrischen Ausgangssignale zweier Hallsensoren einer Sensoranordnung zur Erkennung der Winkelposition der Ausgangswelle;
3 in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf der elektrischen Ausgangssignale zweier Hallsensoren einer Sensoranordnung und hiervon abgeleiteter Steuersignale bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In der 1 ist mit 1 die Ausgangswelle eines als Rundläufer ausgebildeten elektromotorischen Hilfsantriebs bzw. Wischermotors 2 (Getriebemotor) einer ansonsten nicht weiter dargestellten Scheibenwischanlage für Fahrzeuge bezeichnet. An der Ausgangswelle 1 ist eine Kurbel 3 befestigt, die bei eingeschaltetem Wischermotor 2 bzw. bei eingeschalteter Scheibenwischanlage in Richtung des Pfeils A mit der Ausgangswelle 1 kontinuierlich umlaufend angetrieben ist.
Mit der umlaufenden Kurbel 3 erfolgt in bekannter Weise über ein Gestänge das Schwenken der Wischarme der Scheibenwischanlage, und zwar zwischen einer ersten Wendeposition der Wischarmschwenkbewegung, die (Wendeposition) der Winkelposition WP₁ der Ausgangswelle 1 entspricht, und einer zweiten Wendeposition der Wischarmschwenkbewegung, die (Wendeposition) der Winkelposition WP₂ der Ausgangswelle 1 entspricht.
Zur Erkennung der Winkelposition der Ausgangswelle 1 ist bei der dargestellten Ausführungsform an dieser oder an einem mit der Ausgangswelle 1 verbundenen Rad, z. B. Getrieberad des Wischermotors 2 ein Permanentmagnet 4 angeordnet, der zwischen einem N-Pol und einem S-Pol einen Magnet- oder Luftspalt bzw. Polübergang 5 mit einem sehr genau orientierten Magnetfeld bildet und mit zwei mit der Ausgangswelle 1 nicht umlaufenden Hallsensoren 6 und 7 zusammen wirkt.
Die beiden Hallsensoren 6 und 7, die zusammen mit dem Permanentmagneten 4 eine Sensoranordnung bilden, sind in Drehrichtung A der Ausgangswelle 1 um einen Winkelbetrag α gegeneinander versetzt an einem Gehäuseteil des Wischermotors 2, beispielsweise an einem aus Kunststoff hergestellten Gehäusedeckel oder auf einer beispielsweise im Gehäusedeckel befestigten Leiterplatine angeordnet, und zwar derart, dass jeder Hallsensor 6 und 7 beim Vorbeibewegen des bei der dargestellten Ausführungsform radial zur Achse der Ausgangswelle 1 orientierten Polübergangs 5 ein impulsförmiges Ausgangssignal AS6 bzw. AS7 liefert, und zwar entsprechend der 2 in Form einer Folge von negativen Spannungsimpulsen IP6 (Ausgangssignal AS6 des Hallsensors 6) bzw. IP7 (Ausgangssignal AS6 des Hallsensors 7), und zwar mit einer von Impulsbreite t₁ (Impuls IP6) bzw. t₂ (Impuls IP7). Das Ausgangssignal AS7 bzw. dessen Impulse IP7 sind gegenüber dem Ausgangssignal bzw. den Impulsen IP6 phasenverschoben bzw. zeitversetzt, und zwar entsprechend dem Winkelabstand α.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Hallsensor 6 so angeordnet, dass die vordere Flanke jedes Impulses IP6 mit einer Drehstellung oder Winkelposition WP₁ der Ausgangswelle 1 zusammenfällt, die der ersten Wendeposition entspricht.
Der Hallsensor 7 ist bei der dargestellten Ausführungsform so angeordnet, dass die Vorderflanke jedes von diesem Sensor erzeugten Impulses IP7 mit einer zusätzlichen Winkelposition WP_Z der Ausgangswelle 1 zusammenfällt, die gegenüber der Winkelposition WP₁ um den Winkelbetrag α versetzt ist, der dem Winkelabstand der beiden Hallsensoren 6 und 7 entspricht.
In dem Diagramm der 2 sind somit die vordere Flanke des Impulses IP6 ebenfalls mit WP₁ und die vordere Flanke des Impulses IP7 mit WP_Z bezeichnet.
Die Impulsbreiten t₁ und t₂ der beiden Impulse IP6 und IP7 sowie auch der zeitliche Abstand dieser Impulse bzw. deren Phasenverschiebung hängen von der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 1 ab. Diese Drehgeschwindigkeit kann bedingt durch verschiedenste Parameter unterschiedlich sein kann, beispielsweise abhängig von der Belastung des Wischermotors 2, insbesondere auch bedingt durch den Zustand der Fahrzeugscheibe und/oder der Wischblätter, durch Änderungen der Spannung des Fahrzeug-Bordnetzes usw.
Mit WP_B ist eine beliebige von der Winkelposition WP₁ und der Winkelposition WP_Z abweichende Winkelposition bzw. Drehstellung der Ausgangswelle 1 bezeichnet, die (Winkelposition) einen Winkelabstand β von der Winkelposition WP₁ aufweist. Diese Winkelposition WP_B kann als zeitlicher Abstand t_APP1 bzw. t_APP2 berechnet bzw. bestimmt werden, und zwar auch als Funktion der Zeitparameter t₁, t₂, t_A1, t_A2 und t_Cycle, wobei t_A1 der Abstand zwischen den Vorderflanken der Impulse IP6 und IP7 und t_A2 der Abstand zwischen der rückwärtigen Flanke des Impulses IP6 und der vorderen Flanke des Impulses IP7 sind.
Für den zeitlichen Abstand t_APP1 von der Vorderflanke des jeweiligen Impulses IP6, der (zeitlicher Abstand) der beliebigen Winkelposition WP_B der Drehbewegung der Ausgangswelle 1 entspricht, bzw. für das betreffende Zeitintervall t_APP1 gilt somit im einfachsten Fall: tAPP1 = β/α tA1 wobei α = 360 t_A1/t_Cycle ist.
Für den zeitlichen Abstand t_APP2 von der Vorderflanke des jeweiligen Impulses IP6, der (zeitlicher Abstand) der beliebigen Winkelposition WP_B der Drehbewegung der Ausgangswelle 1 entspricht, bzw. für das betreffende Zeitintervall t_APP1 gilt somit im einfachsten Fall: tAPP2 = (β/α – 1)tA1 wobei α = 360 t_A1/t_Cycle ist.
Bevorzugt erfolgt die Berechnung der zeitlichen Abstände bzw. Zeitintervalle t_APP1 und t_APP2 unter Berücksichtigung sämtlicher Zeitparameter t₁, t₂, t_A1, t_A2 und t_Cycle, so dass die beliebige Winkelposition WP_B mit sehr hoher Genauigkeit bestimmt und/oder angesteuert werden kann, beispielsweise zum endgültigen Abschalten des Scheibenwischerantriebs und/oder zur Ansteuerung anderer Funktionen.
Die beliebige Winkelposition WP_B der Drehbewegung der Ausgangswelle 1 ist somit unter Verwendung einer einfachen Sensoranordnung, die lediglich zwei Hallsensoren 6 und 7 und einem Permanentmagneten 4 benötigt, und durch Zeitmessung und Zeitsteuerung auch unter Verwendung vorstehend genannten Zeitparameter t₁, t₂, t_A1, t_A2 und t_Cycle mit einem einfachen, in einer Steuerelektronik 8 abgelegten Programm definierbar, und zwar für eine zeitgesteuerte Einleitung und/oder Beendigung von gesteuerten Prozessen, beispielsweise für das Stoppen der Schwenkbewegung der Wischarme der Scheibenwischanlage durch Abschalten des Wischermotors 2 nach dem Deaktivieren der Scheibenwischanlage, so dass die Wischarme nach dem Deaktivieren der Scheibenwischanlage jeweils in eine Ruhe- oder Parkposition geschwenkt sind, die nicht der Wendeposition 1 entspricht, sondern mit dieser einen Winkel einschließt.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die mit dem Permanentmagneten zusammenwirkenden Sensoren oder Hallsensoren 6 und 7 auf den Phasenübergang zwischen dem N-Pol und dem S-Pol des Permanentmagneten 4 ansprechen und dadurch ein impulsförmiges Ausgangssignal AS6 bzw. AS7 bzw. eine impulsförmige Spannung liefern, wobei der Zeitpunkt der vordere und/oder rückwärtige Flanke die ersten bzw. zweiten Ereignisse zur Ermittlung der Winkelposition WP_B bilden.
Wie in der 3 dargestellt, besteht aber auch die Möglichkeit, auf das Magnetfeld wenigstens eines Permanentmagneten ansprechende Sensoren, beispielsweise Hallsensoren 6 und 7 (auch analoge Hallsensoren) zu verwenden, die jeweils ein in Abhängigkeit von der Drehstellung der Ausgangswelle 1 sich änderndes elektrisches Ausgangssignal AS6 (Ausgangssignal des Sensors 6) bzw. AS7 (Ausgangssignal des Sensors 7) liefern, beispielsweise in Form einer sich im Pegel ändernden Spannung. Zur Ermittlung der Winkelposition WP_B der Drehbewegung der Welle 1 wird beispielsweise in der Steuerelektronik 8 immer dann, wenn das Ausgangssignal AS6 oder AS7 des betreffenden Sensors 6 bzw. 7 einen vorgegebenen Pegel- oder Schwellwert SW überschreitet und/oder unterschreitet bzw. der betreffende Zeitpunkt T_6.1, T_6.2 bzw. T_7.1, T_7.2 als das für die Bestimmung der Winkelposition WP_B maßgebliche Ereignis gewertet, so dass dann aus dem zeitlichen Abstand wenigstens zweier Ereignisse T_6.1 und T_7.1 oder aus dem zeitlichen Abstand von wenigstens zwei zu diesen Zeitpunkten erzeugter interner Steuersignale unter Berücksichtigung der Ausgangswinkelposition WP₁ und des räumlichen Winkelabstandes α der wenigstens zwei Sensorelemente 6 und 7 die beliebige Winkelposition (WP_B) der Drehbewegung der Welle 1 ermittelt werden kann.
Werden den Ereignissen T_6.1, T_6.2 bzw. T_7.1, T_7.2 entsprechende interne erste Steuersignale jeweils dann gebildet, wenn das Ausgangssignal des betreffenden Sensors 6 bzw. 7 einen vorgegebenen Schwellwert SW überschreitet, und zweite interne Steuersignal dann gebildet, wenn das Ausgangssignal des betreffenden Sensorelementes 6 bzw. 7 einen vorgegebenen Schwellwert SW unterschreitet, so besteht auch die Möglichkeit zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Bestimmung der Winkelposition WP_B den zeitlichen Abstand zwischen dem jeweiligen ersten und zweiten Steuersignalen bzw. zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Zeitpunkten T_6.1 und T_6.2 bzw. T_7.1 und T_7.2 bei der Berechnung des zeitlichen Abstandes der Winkelposition WP_B von der Ausgangswinkelposition WP₁ mit einzubeziehen, und zwar analog zu der Impulsbreite t1 und t2.
Es besteht hierbei insbesondere auch die Möglichkeit, in der Steuerelektronik 8 durch Überwachung des Pegels der Ausgangssignale AS6 und AS7 der Sensoren 6 und 7 jeweils ein die Impulse IP6' bzw. IP7' aufweisendes internes Steuersignal zu bilden, und zwar in der Form, dass die vordere Flanke der Impulse jeweils dann erzeugt wird, wenn der Pegel des Ausgangssignals des betreffenden Sensors 6 bzw. 7 einen vorgegebenen Schwellwert SW überschreitet, d. h. zum Zeitpunkt T_6.1 bzw. T_7.1, und die rückwärtige Flanke des betreffenden Impulses IP6' bzw. IP7' dann gebildet wird, wenn der Pegel des Ausgangssignals AS6 bzw. AS7 einen vorgegebenen Schwellwert SW unterschreitet, d. h. zum Zeitpunkt T_6.2 bzw. T_7.2. Der Verarbeitung der so erhaltenen internen Impulssignale erfolgt dann beispielsweise in der vorstehend im Zusammenhang mit der 2 beschriebenen Weise, und zwar zur Bestimmung des der beliebigen Winkelposition WP_B der Drehbewegung der Welle 1 entsprechenden zeitlichen Abstandes t_APP1 bzw. t_APP2.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Sensoren 6 bzw. 7 als Schwellwertsensoren auszubilden, die beispielsweise jeweils ein impulsförmiges Ausgangssignal AS6 bzw. AS7 mit Impulsen IP6 und IP7 liefern, deren vordere Flanke dann erzeugt wird, wenn sich das mit der Drehbewegung der Welle 1 in der Feldstärke am Sensorelement 6 bzw. 7 ändernde Magnetfeld oder ein hiervon abgeleitetes primäres elektrisches Signal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet oder unterschreitet, und deren rückwärtige Flanke dann erzeugt wird, wenn das mit der Drehbewegung der Welle 1 in der Feldstärke am Sensorelement 6 bzw. 7 ändernde Magnetfeld oder ein hiervon abgeleitetes primäres elektrische Signal einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet oder überschreitet. Unter Berücksichtigung der Ausgangswinkelposition WP₁, des räumlichen Winkelabstandes α der beiden Sensorelemente 6 und 7 sowie des durch die Phasenverschiebung der Ausgangssignale der Sensorelemente bedingten zeitlichen Abstandes der Ausgangssignale dieser Sensoren 6 bzw. 7 kann dann wiederum der der beliebigen Winkelposition WP_B der Drehbewegung der Welle 1 entsprechende zeitliche Abstand t_APP1 bzw. t_APP2 in der vorstehend im Zusammenhang mit der 2 beschriebenen Weise ermittelt bzw. bestimmt werden.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass der Hallsensor 6 sowie der Permanentmagnet 4 derart angeordnet sind, dass die Impulse IP6 bzw. deren Vorderflanken bzw. die diesen entsprechenden Ereignisse T_6.1 und T_7.1 mit der der Wendeposition I entsprechendem Winkelposition WP₁ der Ausgangswelle 1 zusammenfallen. Selbstverständlich ist jede andere Zuordnung der als Ausgangsposition verwendeten Winkelposition WP₁ und der Impulse IP6 bzw. IP7 oder Ereignisse T_6.1 und T_7.1 und/oder T_6.2 und T_7.2 zu der Drehstellung der Ausgangswelle 1 möglich. Auch in diesen Fällen kann die beliebige Winkelposition WP_B unter Berücksichtigung der räumlich definierten Anordnung der Hallsensoren 6 und 7 und der definierten Anordnung des Permanentmagneten 4 in Bezug auf die Ausgangswelle 1 durch Messen der Zeitparameter t₁, t₂, t_A1, t_A2 und t_Cycle sowie durch Errechnen der Zeitintervalle t_APP1 und t_APP2 definiert und angesteuert werden.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die mit dem Permanentmagneten 4 zusammenwirkenden Sensorelemente Hallsensoren sind. Auch andere auf ein Magnetfeld ansprechende Sensoren oder Sensorelemente können in gleicher Weise verwendet werden.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Sensoranordnung aus wenigstens zwei Sensorelementen 6 und 7 und aus einem Permanentmagneten 4 mit einem Polübergang 5 besteht. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine von wenigstens einem Permanentmagneten gebildete Permanentmagnetanordnung vorzusehen, die wenigstens zwei Polübergänge aufweist, beispielsweise auch mit entgegengesetztem Feldlinienverlauf, und/oder ein Magnetfeld erzeugt, welches wenigstens zwei mit den Sensorelementen 6 und 7 zusammenwirkende Bereiche unterschiedlicher magnetischer Polarität und/oder Feldstärke aufweist. Bei dieser Ausbildung ist es dann auch möglich, auf eines der beiden Sensorelemente, beispielsweise auf das Sensorelement 7 verzichten und die beliebige Winkelposition WP_B bzw. die Zeiten t_APP1 bzw. t_APP2 unter Berücksichtigung des Zeit/Winkelabstandes zwischen den wenigstens zwei Polübergängen und/oder den wenigstens zwei Bereichen unterschiedlicher magnetischer Polarität und/oder Feldstärke zu ermitteln, beispielsweise durch Detektieren der steigenden und fallenden Flanken oder durch Detektieren des Überschreitens und Unterschreitens eines Schwellwertes des Ausgangssignals des Sensorelementes. Weiterhin besteht die Möglichkeit, zusätzliche Sensorelemente vorzusehen, um noch weitere Zeit-Winkel-Abhängigkeiten zu ermitteln.

1: Ausgangswelle
2: elektromotorischer Antrieb bzw. Scheibenwischermotor
3: Kurbel
4: Permanentmagnet
5: Luftspalt bzw. Polübergang
6, 7: Hallsensor
8: Steuerelektronik bzw. Mikroprozessor
A: Drehrichtung der Ausgangswelle 1 bzw. Kurbel 3
AS6, AS7: Ausgangssignal
T_6.1, T_6.2: Zeitpunkt
T_7.1, T_7.2: Zeitpunkt
IP6, IP7: Impuls
IP6', IP7': interner Impuls
SW: Schwellwert
WP₁, WP₂, WP_B, WP_Z: Winkelposition
t₁, t₂: Impulsbreite
t_A1, t_A2: zeitlicher Abstand zwischen den Impulsen IP6, IP7 bzw. deren Flanken
t_Cycle: Zykluszeit bzw. Zeit einer vollen Umdrehung der Ausgangswelle 1
t_APP1: zeitlicher Abstand der beliebigen Winkelposition WP_B von der Winkelposition WP₁
t_APP2: zeitlicher Abstand der beliebigen Winkelposition WP_B von der zusätzlichen Winkelposition WP_Z
α: Winkelabstand zwischen den Hallsensoren 6 und 7
β: Winkel der beliebigen Winkelposition

Claims

Elektromotorischer Hilfsantrieb für Fahrzeuge, beispielsweise Scheibenwischerantrieb oder Wischermotor (2), mit einer bei eingeschaltetem Antrieb in einer Drehrichtung (A) umlaufend angetriebenen Welle (1) und mit einer Sensoranordnung zur Erkennung der Drehstellung der Welle (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung, die wenigstens ein mit einem Magnetfeld zumindest eines Permanentmagneten (4) zusammenwirkendes Sensorelement (6, 7) aufweist, bei umlaufender Welle (1) sowie bei einer dadurch bedingten Relativbewegung zwischen dem wenigstens einen Permanentmagneten (4) und dem wenigstens einem Sensorelement (6, 7) Phasen- oder zeitverschobene Ausgangssignale (AS6, AS7) liefert, und dass eine mit den Sensorelementen (6, 7) zusammenwirkende Steuereinrichtung (8) vorgesehen ist, welche unter Berücksichtigung der Phasenverschiebung der Ausgangssignale (AS6, AS7) oder eines der Phasenverschiebung entsprechenden zeitlichen Abstandes von in den Ausgangssignalen (AS6, AS7) wiederkehrenden Ereignissen (IP6, IP7; T_6.1, T_6.2, T_7.1, T_7.2) den einer beliebigen Winkelposition (WP_B) der Drehbewegung der Welle entsprechenden zeitlichen Abstand (t_APP1, t_APP2) von den wiederkehrenden Ereignissen wenigstens eines Ausgangssignals (AS6, AS7) eines Sensorelementes (6, 7) oder von einer Ausgangswinkelposition (WP₁) ermittelt.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung wenigstens zwei Sensorelemente (6, 7) aufweist.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung wenigstens einen Permanentmagneten (4) aufweist, dessen Magnetfeld zumindest in seinem mit dem wenigstens einen Sensorelement (6, 7) zusammenwirkenden Teil wenigstens zwei Bereiche unterschiedlicher magnetischer Polarität und/oder Feldstärke und/oder wenigstens einen Bereich mit einer zumindest einmal sich ändernden Feldstärke aufweist.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung wenigstens einen Permanentmagneten (4) aufweist, der wenigstens einen Polübergang bildet.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) den der beliebigen Winkelposition (WP_B) der Drehbewegung der Welle entsprechenden zeitlichen Abstand (t_APP1, t_APP2) von den wiederkehrenden Ereignissen wenigstens eines Ausgangssignals (AS6, AS7) eines Sensorelementes (6, 7) oder der Ausgangswinkelposition (WP₁) unter Berücksichtigung eines räumlichen Winkelabstandes (α) zwischen den wenigstens zwei Sensorelementen (6, 7) und/oder den wenigstens zwei Bereichen unterschiedlicher magnetischer Polarität und/oder Feldstärke und/oder den wenigstens zwei Polübergängen ermittelt.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) für die Ermittlung des Winkelabstandes (α) zwischen den wenigstens zwei Sensorelementen (6, 7) und/oder zwischen den wenigstens zwei Bereichen unterschiedlicher magnetischer Polarität und/oder Feldstärke und/oder zwischen den wenigstens zwei Polübergängen aus dem zeitlichen Abstand (t_A1, t_A2) der wiederkehrenden Ereignisse (IP6, IP7; T_6.1, T_6.2, T_7.1, T_7.2) der wenigstens zwei Ausgangssignale (AS6, AS7) der Sensorelemente (6, 7) sowie unter Berücksichtigung einer Zykluszeit (T_Cycle) ausgebildet ist, die der Periodendauer oder dem zeitlichen Abstand zweier zeitlich aufeinanderfolgender Ereignisse (IP6, IP7; T_6.1, T_6.2, T_7.1, T_7.2) im Ausgangssignal (AS6, AS7) ein und desselben Sensorelementes (6, 7) oder einem Vielfachen hiervon entspricht.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) zur Bestimmung des der beliebigen Winkelposition (WP_B) der Drehbewegung der Welle (1) entsprechenden zeitlichen Abstandes (t_APP1, t_APP2) von den wiederkehrenden Ereignissen (IP6, IP7; T_6.1, T_6.2, T_7.1, T_7.2) der Ausgangssignale (AS6, AS7) ausgebildet ist.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) zur Bestimmung des der beliebigen Winkelposition (WP_B) der Drehbewegung der Welle (1) entsprechenden zeitlichen Abstandes von den wiederkehrenden Ereignisses (IP6, IP7; T_6.1, T_6.2, T_7.1, T_7.2) im Ausgangssignal (AS6, AS7) mindestens eines Sensorelementes (6, 7) ausgebildet ist, und zwar unter Berücksichtigung der Zykluszeit (t_Cycle), des zeitlichen Abstandes zweier wiederkehrender Ereignisse unterschiedlicher Art in ein und demselben Ausgangssignal (AS6, AS7), und der Phasenverschiebung oder des zeitlichen Abstandes (t_A1, t_A2), den zwei zeitlich aufeinander folgende Ereignisse gleicher oder unterschiedlicher Art (IP6, IP7; T_6.1, T_6.2, T_7.1, T_7.2) in den unterschiedlichen Ausgangssignalen (AS6, AS7) voneinander aufweisen.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (AS6, AS7) wenigstens eines Sensorelementes (6, 7) ein impulsförmiges Signal mit Impulsen (IP6, IP7) ist, und dass die wiederkehrenden Ereignisse diese Impulse oder deren vorderen und/oder rückwärtigen Flanken sind.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (AS6, AS7) wenigstens eines Sensorelementes (6, 7) ein sich im Pegel änderndes Signal ist, und dass das wiederkehrende Ereignis im Ausgangssignal (AS6, AS7) wenigstens eines Sensorelementes (6, 7) dann vorliegt, wenn der Pegel dieses Ausgangssignals einen Schwellwert (SW) überschreitet und/oder unterschreitet.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ereignisse gleicher Art jeweils die vordere oder rückwärtige Flanke der Impulse (IP6, IP7) und/oder das Überschreiten oder Unterschreiten des Schwellwertes (SW) des Ausgangssignals (AS6, AS7) sind.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Sensorelement ein Hallsensor (6, 7) ist.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des Hilfsantriebs (2) als Scheibenwischerantrieb für eine Schwenkbewegung wenigstens eines Wischarmes zwischen zwei Umkehr- oder Wendepositionen einer Schwenkbewegung die Sensoranordnung so ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass die wiederkehrenden Ereignisse (IP6; T_6.1, T_6.2) im Ausgangssignal (AS6) eines Sensorelementes (6) jeweils einer Wendeposition des Wischarmes oder einer dieser Wendeposition um einen Winkelbetrag versetzten Winkelposition der Schwenkbewegung des Wischarmes oder der Drehbewegung der Welle (1) entsprechen.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle die beispielsweise mit einer Kurbel (3) versehene Ausgangswelle (1) des Antriebs (2) ist.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung wenigstens zwei Ausgangssignale (AS6, AS7) liefert.
Elektromotorischer Hilfsantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung zur Ermittlung von mehreren Zeit-Winkel-Abhängigkeiten mehr als zwei Sensorelemente (6, 7) aufweist und/oder mehr als zwei Ausgangssignale (AS6, AS7) liefert.